Web エンジニアなら知っておきたいキャッシュの活用法

Web エンジニアの友村です。「Web エンジニアなら知っておきたい」シリーズでということで、今回は「キャッシュの活用」について紹介します。

キャッシュとは？

Web 開発において、パフォーマンスはユーザー体験を大きく左右する重要な要素です。ページの表示速度が遅いと、ユーザーはストレスを感じて離脱してしまい、最悪の場合はサービスを利用しなくなるかもしれません。最高のプロダクトを作るために、いかに高速にコンテンツを提供できるかは重要なポイントになります。

そこで登場するのが キャッシュ（Cache） という技術です。キャッシュとは、取得したデータを一時的に保存し、次回以降のアクセス時に再利用することで高速化を図る仕組みのことです。

たとえば、同じユーザーが短時間のうちに何度も同じページを開く場合、その都度データベースに問い合わせを行うのではなく、事前に保存しておいたデータを返すことで処理を大幅に短縮できるかもしれません。

キャッシュの種類

キャッシュにはさまざまな種類があり、異なる目的や役割を持っています。ここでは、Web エンジニアが知っておくべき代表的なキャッシュの種類を抜粋して紹介します。

1. アプリケーションキャッシュ

アプリケーション内でキャッシュを管理し、データベースへのアクセス回数を減らす仕組みです。

主な特徴:

メモリ上にデータを保存し、高速に読み書き可能
Redis、Memcached などが代表的なキャッシュストアとして使用される

メリット:

データベースへの負荷を大幅に軽減できる
低レイテンシーでデータを取得できるため、パフォーマンスが向上する

注意点:

メモリ上にデータを保存するため、キャッシュが増えすぎるとメモリ不足になる可能性がある
キャッシュの一貫性を保つための適切な設計が必要（キャッシュの有効期限、更新戦略など）

2. CDN

CDN（Content Delivery Network）は、地理的に分散したサーバーにコンテンツをキャッシュし、ユーザーの最寄りのサーバーからデータを配信する仕組みです。

主な特徴:

画像、動画、CSS、JavaScriptなどの静的ファイルをキャッシュすることが多い
AWS CloudFront、Akamai などの CDN がある

メリット:

ユーザーが物理的に近いサーバーからコンテンツを取得できるため、ロード時間が短縮される
オリジンサーバーへの負荷を軽減し、DDoS攻撃などの耐性を向上させる

注意点:

キャッシュのクリアや無効化（Invalidate）が適切に設定されていないと、古いデータが配信され続けることがある

3. ブラウザキャッシュ

ユーザーが利用しているブラウザにデータを保存し、再訪問時にサーバーへのリクエストを減らす仕組みです。

主な特徴:

HTML、CSS、JavaScript、画像などの静的ファイルをローカルに保存
Cache-Control や Expires ヘッダーを利用してキャッシュの有効期限を設定可能

メリット:

ユーザーの端末側でキャッシュを利用するため、ページの読み込みが劇的に速くなる
サーバー負荷が軽減される

注意点:

キャッシュが古いまま更新されないケースがある
バージョン管理を適切に行わないと、変更がユーザーに反映されないことがある

現場でのキャッシュの活用例

実際の開発現場では、キャッシュをどのように活用しているのでしょうか？具体的なユースケースを挙げながら、キャッシュの利用パターンを一部紹介します。

1.データベースクエリ結果のキャッシュ（アプリケーションキャッシュの活用）

SNS のようなメディアのフィードや、ランキング情報などの大量のデータを毎回データベースに問い合わせると負荷が高くなります。そのため、該当するデータへの初回アクセス時に同時にキャッシュへの書き込みも行い、2 回目以降のアクセス時にはキャッシュからヒットしたデータを返却する Cache-Aside Pattern を利用すると効果的です。

活用方法: